CN103066165A - 一种n型太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种N型太阳能电池及其制作方法，所述方法包括：提供一N型硅片，所述N型硅片的下表面包括：背面栅线区域以及背面非栅线区域；在所述下表面形成一层掩膜层；去除所述背面栅线区域的掩膜层；对所述下表面进行第一次N型掺杂，在所述背面栅线区域形成第一N型掺杂区；去除剩余的掩膜层，对所述下表面进行第二次N型掺杂，在所述背面非栅线区域形成第二N型掺杂区，所述第二N型掺杂区的掺杂浓度小于所述第一N型掺杂区的掺杂浓度；对所述N型硅片进行退火处理；形成正面电极结构和背面电极结构，所述正面电极结构位于所述N型硅片的上表面，所述背面电极结构位于所述N型硅片的下表面。该方法保证了硅片的机械强度，电池片不易破碎。

Description

一种N型太阳能电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池制作工艺技术领域，更具体地说，涉及一种N型太阳能电池及其制作方法。

背景技术

采用太阳能电池进行光能发电是当今人们利用太阳能的一种主要方式。N型太阳能电池具有性能稳定、转化效率高等优点，是一种常见的硅太阳能电池。

具有选择性背场的N型太阳能电池具有较高的转换效率。所述具有选择性背场的N型硅片下表面（设置N型太阳能电池背面电极结构的表面）具有高低结n+/n的N型太阳能电池。在N型硅片下表面的背面栅线区域形成N型重掺杂区n+，在N型硅片下表面的背面非栅线区域形成N型浅掺杂区n，进而可在N型硅片的下表面形成高低结n+/n。

由于背面栅线区域为N型重掺杂区n+，在形成背面栅线时，可降低背面栅线与硅片的接触电阻；且背面非栅线区域为N型浅掺杂区n，能够提高硅片下表面的钝化效果。因此，具有选择性背场的N型太阳能电池具有较高的转换效率。

现有技术在制备背面电极结构时，首先对N型硅片的下表面进行N型重掺杂，然后，采用腐蚀溶剂对下表面的背面非栅线区域进行腐蚀，以降低背面非栅线区域的掺杂浓度，从而在背面栅线区域及其两侧的背面非栅线区域形成高低结n+/n。

由于现有技术在制备N型太阳能电池的选择性发射背场时需要对硅片下表面进行腐蚀，降低了硅片的机械强度，电池片易破碎。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种N型太阳能电池及其制作方法，该方法保证了硅片的机械强度，电池片不易破碎。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种N型太阳能电池制作方法，该方法包括：

提供一N型硅片，所述N型硅片的下表面包括：背面栅线区域以及背面非栅线区域；

在所述下表面形成一层掩膜层；

去除所述背面栅线区域的掩膜层；

对所述下表面进行第一次N型掺杂，在所述背面栅线区域形成第一N型掺杂区；

去除剩余的掩膜层，对所述下表面进行第二次N型掺杂，在所述背面非栅线区域形成第二N型掺杂区，所述第二N型掺杂区的掺杂浓度小于所述第一N型掺杂区的掺杂浓度；

对所述N型硅片进行退火处理；

形成正面电极结构和背面电极结构，所述正面电极结构位于所述N型硅片的上表面，所述背面电极结构位于所述N型硅片的下表面。

优选的，上述方法中，所述在所述下表面形成一层掩膜层为：

在所述下表面沉积一层氮化硅层。

优选的，上述方法中，所述氮化硅层的厚度为5μm-15μm，包括端点值。

优选的，上述方法中，所述对所述下表面进行第一次N型掺杂为：采用三氯氧磷试剂对所述下表面进行第一次磷扩散；

其中，扩散时间为20min-40min，包括端点值；扩散温度为870℃-890℃，包括端点值；扩散时氮气流量为0.2slm-1slm，包括端点值；扩散时氧气流量为0.4slm-1slm，包括端点值。

优选的，上述方法中，所述对所述下表面进行第二次N型掺杂为：采用三氯氧磷试剂对所述下表面进行第二次磷扩散；

其中，扩散时间为5min-15min，包括端点值；扩散温度为860℃-870℃，包括端点值；扩散时氮气流量为0.2slm-1slm，包括端点值；扩散时氧气流量为0.4slm-1slm，包括端点值。

优选的，上述方法中，所述对所述N型硅片进行退火处理为：在820℃-890℃下进行退火，包括端点值；退火时间为5min-20min，包括端点值；退火时氧气的流量为0.5slm-3slm。

本发明还提供了一种N型太阳能电池，该太阳能电池包括：

N型硅片，所述N型硅片的下表面包括：背面栅线区域以及背面非栅线区域；

位于所述上表面的正面电极结构；

位于所述N型硅片的下表面的背面电极结构；

位于所述下表面内的第一N型掺杂区以及第二N型掺杂区；

其中，所述第二N型掺杂区的掺杂浓度小于所述第一N型掺杂区的掺杂浓度；所述第一N型掺杂区位于所述背面栅线区域的表面内；所述第二N型掺杂区位于所述背面非栅线区域的表面内。

优选的，上述N型太阳能电池中，所述第一N型掺杂区的方阻为15Ω-45Ω。

优选的，上述N型太阳能电池中，所述第二N型掺杂区的方阻为30Ω-80Ω。

优选的，上述N型太阳能电池中，所述背面电极结构包括2条或是3条背面主栅线。

从上述技术方案可以看出，本申请技术方案在制备下表面高低结n+/n时，无需对硅片进行腐蚀，即可在N型硅片下表面的背面栅线区域及背面非栅线区域形成掺杂浓度不同的第一N型掺杂区以及第二N型掺杂区，从而形成高低结n+/n。因此，所述方法保证了硅片的机械强度，电池片不易破碎。

另外，现有技术采用的腐蚀溶剂为一种价格昂贵的化学试剂，本申请所述方法无需采用所述腐蚀溶剂，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-7为本申请实施例提供的一种N型太阳能电池的制作方法流程图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术在制备N型太阳能电池的选择性发射背场时需要对硅片下表面进行腐蚀，降低了硅片的机械强度，电池片易破碎。

发明人研究发现，可以通过掩膜掺杂的方式在N型硅片下表面内形成不同掺杂浓度的掺杂区，以形成选择性背场。这样，在形成N型太阳能电池背面的高低结n+/n时，无需对N型硅片进行腐蚀，即可在所述N型硅片下表面的背面栅线区域以及背面非栅线区域形成掺杂浓度不同的第一N型掺杂区n+以及第二N型掺杂区n，保证了硅片的机械强度，电池片不易破碎。

以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，本申请中说明书附图会不依一般比例作局部放大，而且所述附图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及高度的三维空间尺寸。

实施例一

本实施例提供了一种N型太阳能电池的制作方法，包括：

步骤11：提供一N型硅片。

N型太阳能电池的背面栅线包括：多条间隔分布的背面主栅线；多条间隔分布的背面细栅线。所述背面主栅线相互平行，所述背面细栅线相互平行，所述背面主栅线与所述背面细栅线垂直。

本实施例所述N型硅片1的下表面包括：背面栅线区域以及背面非栅线区域。所述背面栅线区域为N型太阳能电池形成背面栅线时，N型硅片的下表面被背面主栅线以及背面细栅线覆盖的区域，所述背面非栅线区域为所述下表面除去所述背面栅线区域的区域。

需要说明的是，本申请实施例附图均是切面平行与背面细栅线的剖面图，所以图1所示N型硅片1仅示出了背面主栅线覆盖的背面主栅线区域A及其两侧的部分背面非栅线区域。所述背面主栅线区域A的个数与电池背面栅主栅线个数相同。一般的所述背面主栅线区域的个数可以为2或3。

所述N型硅片1是经过表面清洗及制绒处理后的N型硅片。上表面为绒面。

所述N型硅片上表面内设置有P型扩散层。可采用三溴化硼试剂对所述N型硅片的上表面进行扩散制结，形成所述P型扩散层。所述P型扩散层在形成N型太阳能电池的电极结构之前制备即可，本申请的核心在于如何形成下表面的高低结，所述P型扩散层的制作先后顺序不限定。

步骤12：参考图2，在所述N型硅片的下表面形成一层掩膜层2。

所述掩膜层2在进行N型掺杂时能够阻止N型离子的扩散。

可采用沉积工艺在所述N型硅片1的下表面形成所述掩膜层2。优选的所述掩膜层2为氮化硅层。所述氮化硅层的厚度为5μm-15μm，包括端点值。

步骤13：参考图3，去除所述背面栅线区域的掩膜层2。

可采用刻蚀工艺或是激光刻槽去除栅线区域表面的掩膜层2。

步骤14：参考图4，对所述下表面进行第一次N型掺杂，在所述背面栅线区域形成第一N型掺杂区n+。

由于剩余的掩膜层2对背面非栅线区域的遮挡，N型离子只能在各背面栅线区域进行扩散，所以可以在背面栅线区域形成第一N型掺杂区n+，即N型重掺杂区。

优选的，可采用三氯氧磷对所述下表面进行第一次磷扩散以形成所述第一N型掺杂区n+。

步骤15：参考图5，去除剩余的掩膜层2，对所述下表面进行第二次N型掺杂，在所述背面非栅线区域形成第二N型掺杂区n，所述第二N型掺杂区n的掺杂浓度小于所述第一N型掺杂区的掺杂浓度n+。

优选的，可采用三氯氧磷对所述下表面进行第二次磷扩散以形成所述第二N型掺杂区n。

步骤16：对所述N型硅片1进行退火处理。

参考图6，由于退火时会使得各掺杂区内离子发生再次扩散分布，会使得第一N型扩散区n+的宽度有所增加，大于背面栅线区域的范围。如图6所示，退火后，原位于背面主栅线区域A内的第一N型扩散区n+的宽度变大。

步骤17：形成正面电极结构和背面电极结构。

其中，所述正面电极结构位于所述N型硅片的上表面，所述背面电极结构位于所述N型硅片的下表面。

参考图7，在N型硅片1的上表面形成正面电极结构，即P型扩散层的上表面形成正面电极结构，包括：

首先，进行去磷硅玻璃处理，去除所述N型硅片1表面的氧化层；然后，在所述N型硅片1上表面沉积钝化层3，在其下表面沉积钝化层5；最后在所述钝化层3表面印刷正面栅线，在所述钝化层5表面印刷背面栅线，并通过烧结工艺使正面栅线与所述N型硅片上表面形成欧姆接触，使所述背面栅线与所述N型硅片下表面形成欧姆接触。

其中，所述使正面栅线与所述N型硅片上表面形成欧姆接触指使正面栅线与所述P型扩散层形成欧姆接触。所述使所述背面栅线与所述N型硅片下表面形成欧姆接触指使背面栅线与对应的第一N型掺杂区n+形成欧姆接触。

所述正面栅线包括：多条间隔分布的正面主栅线4；多条间隔分布的正面细栅线。所述背面栅线包括：多条间隔分布的背面主栅线6；多条间隔分布的背面细栅线。由于剖面图切面方向原因并未示出所述背面细栅线以及正面细栅线。

其中，优选的，可以采用PECVD工艺在所述N型硅片上表面以及下表面分别沉积一层氮化硅层以形成所述钝化层3以及钝化层5。

其中，优选的，采用银浆或是银铝浆形成所述正面栅线；可采用银浆形成所述背面栅线。

参考表1，表1中标注了本实施例所述方法中第一次磷扩散、第二次磷扩散以及退火处理时的工艺参数。

表1

上述工艺参数可使得所述第二N型掺杂区的方阻为30Ω-80Ω，使得所述第二N型掺杂区的方阻为30Ω-80Ω。

需要说明的是，本申请中“+”代表掺杂浓度，相同掺杂类型的区域，“+”个数越多掺杂浓度越大。

通过上述描述可知，本实施例所述技术方案在制备选择性背场时，无需对硅片进行腐蚀，避免了由于腐蚀对硅片机械强度的影响，所以硅片具有较好的机械强度，电池片不易破碎。

现有技术需要采用价格昂贵的腐蚀溶剂对硅片下表面进行腐蚀以形成选择性背场。而由于硅片下表面的背面非栅线区域占据了下表面的大部分，所以需要大量的腐蚀溶剂，生产成本较高。而本实施例所述方法无需使用所述腐蚀溶剂，只需要采用简单的工艺方法即可在硅片背面下表面形成高低结，降低了生产成本。

实施例二

本实施例提供了一种N型太阳能电池，参考图7，包括：

N型硅片1，所述N型硅片的上表面内设置有P型扩散层，所述N型硅片的下表面包括：背面栅线区域以及背面非栅线区域；

位于所述N型硅片1的上表面的正面电极结构；

位于所述N型硅片1的下表面的背面电极结构；

位于所述下表面内的第一N型掺杂区n+以及第二N型掺杂区n；

其中，所述第二N型掺杂区n的掺杂浓度小于所述第一N型掺杂区n+的掺杂浓度；所述第一N型掺杂区n+位于所述背面栅线区域的表面内；所述第二N型掺杂区n位于所述背面非栅线区域的表面内。

所述正面电极结构包括：设置在所述N型硅片1上表面上的钝化层2以及正面栅线。所述正面栅线与所述P型扩散层具有良好的欧姆接触。其中，所述正面栅线包括：正面主栅线以及正面细栅线。所述正面栅线包括：多条间隔分布的正面主栅线3；多条间隔分布的正面细栅线。由于切面图切线方向，并未示出正面细栅线。所述正面主栅线3与背面主栅线个数相同。

所述背面电极结构包括：设置在所述N型硅片下表面的钝化层5以及背面栅线。所述背面栅线与所述第一N型掺杂区n+具有良好的欧姆接触。所述背面栅线包括：多条间隔分布的背面主栅线6；多条间隔分布的背面细栅线。所示背面主栅线6互相平行，所述背面细栅线互相平行，所述背面主栅线6与所述背面细栅线互相垂直。

优选的，所述第一N型掺杂区n+的方阻为15Ω-45Ω，包括端点值。

优选的，所述第二N型掺杂区n的方阻为30Ω-80Ω，包括端点值。

所述正面主栅线3与背面主栅线6的个数相同，所述主栅线3的个数可以为2或3。

本实施例所述N型太阳能电池的N型硅片的下表面具有选择性背场，背面栅线区域是N型重掺杂的第一N型掺杂区n+，有利于减少背面栅线与硅片的接触电阻，产生良好的欧姆接触；背面非栅线区域为N型浅掺杂的第二N型掺杂区n，具有较低的掺杂浓度，可使得电池表面的钝化效果较好，解决了掺杂过重产生的“死层”问题。

因此，所述N型太阳能电池使得过剩的多数载流子更容易被背面电极结构收集，大大减少少数载流子的复合，降低暗电流，故其短路电流、开路电压以及填充因子均会有所增加，具有较高的转化效率。且所述N型太阳能电池可采用上述实施例所述方法制备，电池片不易破碎。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种N型太阳能电池制作方法，其特征在于，包括:

提供一N型硅片，所述N型硅片的下表面包括：背面栅线区域以及背面非栅线区域；

在所述下表面形成一层掩膜层；

去除所述背面栅线区域的掩膜层；

对所述下表面进行第一次N型掺杂，在所述背面栅线区域形成第一N型掺杂区；

去除剩余的掩膜层，对所述下表面进行第二次N型掺杂，在所述背面非栅线区域形成第二N型掺杂区，所述第二N型掺杂区的掺杂浓度小于所述第一N型掺杂区的掺杂浓度；

对所述N型硅片进行退火处理；

形成正面电极结构和背面电极结构，所述正面电极结构位于所述N型硅片的上表面，所述背面电极结构位于所述N型硅片的下表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述下表面形成一层掩膜层为：

在所述下表面沉积一层氮化硅层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氮化硅层的厚度为5μm-15μm，包括端点值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述下表面进行第一次N型掺杂为：采用三氯氧磷试剂对所述下表面进行第一次磷扩散；

其中，扩散时间为20min-40min，包括端点值；扩散温度为870℃-890℃，包括端点值；扩散时氮气流量为0.2slm-1slm，包括端点值；扩散时氧气流量为0.4slm-1slm，包括端点值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述下表面进行第二次N型掺杂为：采用三氯氧磷试剂对所述下表面进行第二次磷扩散；

其中，扩散时间为5min-15min，包括端点值；扩散温度为860℃-870℃，包括端点值；扩散时氮气流量为0.2slm-1slm，包括端点值；扩散时氧气流量为0.4slm-1slm，包括端点值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述N型硅片进行退火处理为：在820℃-890℃下进行退火，包括端点值；退火时间为5min-20min，包括端点值；退火时氧气的流量为0.5slm-3slm。

7.一种N型太阳能电池，其特征在于，包括：

N型硅片，所述N型硅片的下表面包括：背面栅线区域以及背面非栅线区域；

位于所述上表面的正面电极结构；

位于所述N型硅片的下表面的背面电极结构；

位于所述下表面内的第一N型掺杂区以及第二N型掺杂区；

其中，所述第二N型掺杂区的掺杂浓度小于所述第一N型掺杂区的掺杂浓度；所述第一N型掺杂区位于所述背面栅线区域的表面内；所述第二N型掺杂区位于所述背面非栅线区域的表面内。

8.根据权利要求7所述的N型太阳能电池，其特征在于，所述第一N型掺杂区的方阻为15Ω-45Ω。

9.根据权利要求8所述的N型太阳能电池，其特征在于，所述第二N型掺杂区的方阻为30Ω-80Ω。

10.根据权利要求7所述的N型太阳能电池，其特征在于，所述背面电极结构包括2条或是3条背面主栅线。

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